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摘要本文笔者根据多年的工作经验，通过对箱梁关键截面的应力监测，掌握结构的受力状态，研究施工过程中应力的变化，为评估结构安全和施工安全提供依据，并为现场施工提供指导。
关键词：刚构桥；施工控制；应力监测
1 工程概况
某大桥主桥上部结构为跨径65m+2×120m＋65m的预应力混凝土连续刚构，全长370米，主桥平面位于左偏缓和曲线和圆曲线内反公切（FGQ），缓和曲线参数A＝1050，圆曲线半径R＝2100m；纵断处于竖曲线范围内，竖曲线半径R＝18000米，桥面纵坡两侧坡度分别为1.9％和-3％；左右半桥桥面均设4％的全超高横坡。荷载等级为汽-超20和挂车-120。
主桥箱梁采用三向预应力体系，纵、横向预应力材料采用符合美国标准的ASTM A416-90a的270级高强低松弛预应力钢绞线，直径为15.24mm，面积为140mm2，Ryb=1860MPa，弹性模量Eyb=1.95*105MPa，锚下张拉控制应力采用0.75 Ryb。锚具采用与钢绞线及真空吸浆工艺配套的VSL系列。
某大桥主桥单幅共有梁段99个，其中采用落地支架现浇的梁段有5个，合拢梁段4个，挂篮式平衡悬臂现浇施工的梁段有90个。因此，主梁施工的主要工法为挂篮式平衡悬臂现浇。与其它工法相比，挂篮式平衡悬臂现浇工法须对施工过程中各梁段的标高和内力进行严格控制，才能使合拢精度、成桥后的主梁线型和内力满足设计要求。
2 应力、应变测试的目的
通过对箱梁关键截面的应力监测，掌握结构的受力状态，研究施工过程中应力的变化，为评估结构安全和施工安全提供依据，并为现场施工提供指导。同时，研究施工过程中混凝土的徐变收缩对结构应力的影响，为大跨度预应力桥梁施工过程中应力控制积累经验。
2.1测试方法和仪器简介
在大桥上部结构（箱梁）的控制截面布置应力量测点，以观察在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况。由实时跟踪分析系统分析在计入误差和变量调整之后每阶段乃至竣工后结构的实际状态（这将有利于桥梁结构可靠度的后评估），同时可根据当前施工阶段向前计算，预告今后施工可能出现的状态并预报下一阶段当前已浇筑梁段是否出现不满足强度要求的状态。
按照应变测试原理，在箱梁截面内埋设应变计，箱梁应变由应变计感应，经过导线传递至读数仪，采集并记录数据，在数据处理后得出箱梁的应力及其分布。
2.2混凝土实际应力的计算方法
用仪器直接测量混凝土的应力是应力观测的理想方法，现在只有在一些已知为压应力的部位可以用压应力计进行直接测量，其实测成果可以称为实测应力。对于大多数测点，现在还是利用应变计测量混凝土应变，进一步将应变资料代入数学公式计算得该点应力。
实际上，混凝土的实测应变中包含有：荷载引起的弹性应变、徐变引起的应变、收缩引起的应变、体系温度变化引起的应变、温度场温差引起的应变、湿度引起的应变等六项。上述六项应变中除第一项是直接应变外，其它每一项都含有自由应变及产生应力的约束应变。而实际需要的是第一项及后五项中的约束应变，五项中的自由应变需要排除。观音沙大桥的监控采用叠加法来计算混凝土得实际应力。
参考图2-1，将单轴应变过程曲线划分成许多时段，根据徐变的概念，每时段的应力增量都将引起以该时段为加载龄期的瞬时弹性变形和徐变变形，二者之和为总变形，对以后各个时段应变值都产生影响，计算各个时段的应力增量时都应加以考虑。
现在结合图2-1说明，将单轴应变过程线分为个时段，时段可以是等间距的，也可以是不等间距的，早期每一时段的应力增量较大，时段划分要短，后期应力变化不大，可将时段分得长一些。
根据徐变试验资料计算出每一时段的、.....为加荷龄期的总变形过程线（总变形是徐变变形和瞬时弹性变形之和)，或制成相应于应力增量作用龄期之后各时段中点龄期的有效弹模和总变形的表供进一步计算使用。
由前述徐变概念可以得知某一时刻的实测应变，不仅有该时刻弹性应力增量引起的弹性应变，而且包含在此以前所有应力引起的总变形。图4-1上～时段的应力增量引起的总变形，将包含在～时段的应变中，因此计算这一时段的应变增量时应加以扣除。
在计算时段之前的总变形影响值，我们称之为“承前应变”，用表示。
(2-1)
这是计算承前应变的数学式，实际上用下面的近似式计算。
(2-2)
上式表示时段～之前的承前应变，式中是时段中点的龄期。在龄期的应力增量应为：
(2-3)
式中——是为加荷龄期，单位应力持续作用到 的总变形的倒数，即时刻的有效弹性模量；
——是在单轴应变过程线上，1＝时刻的单轴应变值。
在时刻的混凝土实际应力是：
(2-4)
2.4测点布置
为了对某大桥施工过程中的应力状况进行监测，考虑到桥梁的对称情况，分别在主测试幅（右幅）和辅测试幅（左幅）箱梁的悬臂根部、跨中等关键截面布置6个和3个应变测试截面，主梁截面上重点测试上、下缘处的应变值，如图2-2和2-3所示：
2.4应力监测结果
由于应力监测的结果数据量较大，在此不列出，将应力监测的结果整理成施工过程平均应力的变化曲线如图2-4～图2-11所示（图中拉应力为正，压应力为负），各监测截面在施工过程中应力均符合规范要求。
2.5应力实测与理论比较
图2-12～2-19为各监测断面在施工过程中的实测应力值和理论应力值的比较曲线图，实测值和计算值较为接近，变化趋势一致。其中左幅1-1断面、右幅1-1断面、右幅2-2断面、右幅5-5断面和左幅3-3断面上缘的实测应力与理论应力吻合较好；左幅2-2断面、右幅3-3断面及左幅3-3断面下缘的实测应力与理论应力稍有区别，同一施工阶段实测与理论最大应力差约为2MPa，但是应力的变化趋势一致。
针对左幅2-2断面、右幅3-3断面及左幅3-3斷面下缘的实测应力与理论应力差别较大的情况，通过分析其原因，发现左幅2-2断面及3-3断面均为悬臂根部，施工过程中，随着各阶段预应力钢束的张拉应力变化较大，由于施工及测量误差，以及温度效应及混凝土收缩徐变的影响导致实测应力与理论应力有偏差，按照第二章中所阐述的方法，在施工过程中对参数进行识别及调整，使在合拢阶段上述应力误差得到消除，实测应力与理论应力吻合较好，使观音沙大桥的应力得到有效的控制。
3 总结
本文首先简要概括了大跨度连续刚构应力控制的目的及主要方法，接着根据某大桥的特点并结合工程实际进行应变测点布置，最后，将某大桥的实测应力结果与模型的计算应力结果进行对比，并针对施工过程中遇到的某些截面实测应力与计算应力之间存在偏差的问题及时进行参数识别、调整，结果表明，观音沙大桥的应力控制效果明显，实测与理论计算结果一致。本文为某大桥施工监控中的最重要部分之一，大桥在施工过程中应力状态得到有效的控制直接关系到大桥在日后运营过程中的受力状况。
参 考 文 献
[1] 牛和恩. 虎门大桥工程[M]. 北京：人民交通出版社, 1999
[2] 邬晓光. 邵新鹏，万振江，刚架桥[M]. 北京：人民交通出版社, 2001
[3] 马保林. 高墩大跨连续刚构桥[M]. 北京：人民交通出版社, 2001
[4] 葛耀君. 斜拉桥的工程控制[D]. 同济大学硕士学位论文, 1986
[5] 顾安邦，常英，乐云详. 重庆花园嘉陵江大桥施工控制. 中国工程学会桥梁与结构工程学会1999年桥梁学术讨论会. 福建厦门，1999
[6] 葛耀君. 分段施工桥梁分析与控制[M]. 北京：人民交通出版社, 2002
[7] 向中福. 桥梁施工控制技术[M]. 北京：人民交通出版社, 2001
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：刚构桥；施工控制；应力监测
1 工程概况
某大桥主桥上部结构为跨径65m+2×120m＋65m的预应力混凝土连续刚构，全长370米，主桥平面位于左偏缓和曲线和圆曲线内反公切（FGQ），缓和曲线参数A＝1050，圆曲线半径R＝2100m；纵断处于竖曲线范围内，竖曲线半径R＝18000米，桥面纵坡两侧坡度分别为1.9％和-3％；左右半桥桥面均设4％的全超高横坡。荷载等级为汽-超20和挂车-120。
主桥箱梁采用三向预应力体系，纵、横向预应力材料采用符合美国标准的ASTM A416-90a的270级高强低松弛预应力钢绞线，直径为15.24mm，面积为140mm2，Ryb=1860MPa，弹性模量Eyb=1.95*105MPa，锚下张拉控制应力采用0.75 Ryb。锚具采用与钢绞线及真空吸浆工艺配套的VSL系列。
某大桥主桥单幅共有梁段99个，其中采用落地支架现浇的梁段有5个，合拢梁段4个，挂篮式平衡悬臂现浇施工的梁段有90个。因此，主梁施工的主要工法为挂篮式平衡悬臂现浇。与其它工法相比，挂篮式平衡悬臂现浇工法须对施工过程中各梁段的标高和内力进行严格控制，才能使合拢精度、成桥后的主梁线型和内力满足设计要求。
2 应力、应变测试的目的
通过对箱梁关键截面的应力监测，掌握结构的受力状态，研究施工过程中应力的变化，为评估结构安全和施工安全提供依据，并为现场施工提供指导。同时，研究施工过程中混凝土的徐变收缩对结构应力的影响，为大跨度预应力桥梁施工过程中应力控制积累经验。
2.1测试方法和仪器简介
在大桥上部结构（箱梁）的控制截面布置应力量测点，以观察在施工过程中这些截面的应力变化及应力分布情况。由实时跟踪分析系统分析在计入误差和变量调整之后每阶段乃至竣工后结构的实际状态（这将有利于桥梁结构可靠度的后评估），同时可根据当前施工阶段向前计算，预告今后施工可能出现的状态并预报下一阶段当前已浇筑梁段是否出现不满足强度要求的状态。
按照应变测试原理，在箱梁截面内埋设应变计，箱梁应变由应变计感应，经过导线传递至读数仪，采集并记录数据，在数据处理后得出箱梁的应力及其分布。
2.2混凝土实际应力的计算方法
用仪器直接测量混凝土的应力是应力观测的理想方法，现在只有在一些已知为压应力的部位可以用压应力计进行直接测量，其实测成果可以称为实测应力。对于大多数测点，现在还是利用应变计测量混凝土应变，进一步将应变资料代入数学公式计算得该点应力。
实际上，混凝土的实测应变中包含有：荷载引起的弹性应变、徐变引起的应变、收缩引起的应变、体系温度变化引起的应变、温度场温差引起的应变、湿度引起的应变等六项。上述六项应变中除第一项是直接应变外，其它每一项都含有自由应变及产生应力的约束应变。而实际需要的是第一项及后五项中的约束应变，五项中的自由应变需要排除。观音沙大桥的监控采用叠加法来计算混凝土得实际应力。
参考图2-1，将单轴应变过程曲线划分成许多时段，根据徐变的概念，每时段的应力增量都将引起以该时段为加载龄期的瞬时弹性变形和徐变变形，二者之和为总变形，对以后各个时段应变值都产生影响，计算各个时段的应力增量时都应加以考虑。
现在结合图2-1说明，将单轴应变过程线分为个时段，时段可以是等间距的，也可以是不等间距的，早期每一时段的应力增量较大，时段划分要短，后期应力变化不大，可将时段分得长一些。
根据徐变试验资料计算出每一时段的、.....为加荷龄期的总变形过程线（总变形是徐变变形和瞬时弹性变形之和)，或制成相应于应力增量作用龄期之后各时段中点龄期的有效弹模和总变形的表供进一步计算使用。
由前述徐变概念可以得知某一时刻的实测应变，不仅有该时刻弹性应力增量引起的弹性应变，而且包含在此以前所有应力引起的总变形。图4-1上～时段的应力增量引起的总变形，将包含在～时段的应变中，因此计算这一时段的应变增量时应加以扣除。
在计算时段之前的总变形影响值，我们称之为“承前应变”，用表示。
(2-1)
这是计算承前应变的数学式，实际上用下面的近似式计算。
(2-2)
上式表示时段～之前的承前应变，式中是时段中点的龄期。在龄期的应力增量应为：
(2-3)
式中——是为加荷龄期，单位应力持续作用到 的总变形的倒数，即时刻的有效弹性模量；
——是在单轴应变过程线上，1＝时刻的单轴应变值。
在时刻的混凝土实际应力是：
(2-4)
2.4测点布置
为了对某大桥施工过程中的应力状况进行监测，考虑到桥梁的对称情况，分别在主测试幅（右幅）和辅测试幅（左幅）箱梁的悬臂根部、跨中等关键截面布置6个和3个应变测试截面，主梁截面上重点测试上、下缘处的应变值，如图2-2和2-3所示：
2.4应力监测结果
由于应力监测的结果数据量较大，在此不列出，将应力监测的结果整理成施工过程平均应力的变化曲线如图2-4～图2-11所示（图中拉应力为正，压应力为负），各监测截面在施工过程中应力均符合规范要求。
2.5应力实测与理论比较
图2-12～2-19为各监测断面在施工过程中的实测应力值和理论应力值的比较曲线图，实测值和计算值较为接近，变化趋势一致。其中左幅1-1断面、右幅1-1断面、右幅2-2断面、右幅5-5断面和左幅3-3断面上缘的实测应力与理论应力吻合较好；左幅2-2断面、右幅3-3断面及左幅3-3断面下缘的实测应力与理论应力稍有区别，同一施工阶段实测与理论最大应力差约为2MPa，但是应力的变化趋势一致。
针对左幅2-2断面、右幅3-3断面及左幅3-3斷面下缘的实测应力与理论应力差别较大的情况，通过分析其原因，发现左幅2-2断面及3-3断面均为悬臂根部，施工过程中，随着各阶段预应力钢束的张拉应力变化较大，由于施工及测量误差，以及温度效应及混凝土收缩徐变的影响导致实测应力与理论应力有偏差，按照第二章中所阐述的方法，在施工过程中对参数进行识别及调整，使在合拢阶段上述应力误差得到消除，实测应力与理论应力吻合较好，使观音沙大桥的应力得到有效的控制。
3 总结
本文首先简要概括了大跨度连续刚构应力控制的目的及主要方法，接着根据某大桥的特点并结合工程实际进行应变测点布置，最后，将某大桥的实测应力结果与模型的计算应力结果进行对比，并针对施工过程中遇到的某些截面实测应力与计算应力之间存在偏差的问题及时进行参数识别、调整，结果表明，观音沙大桥的应力控制效果明显，实测与理论计算结果一致。本文为某大桥施工监控中的最重要部分之一，大桥在施工过程中应力状态得到有效的控制直接关系到大桥在日后运营过程中的受力状况。
参 考 文 献
[1] 牛和恩. 虎门大桥工程[M]. 北京：人民交通出版社, 1999
[2] 邬晓光. 邵新鹏，万振江，刚架桥[M]. 北京：人民交通出版社, 2001
[3] 马保林. 高墩大跨连续刚构桥[M]. 北京：人民交通出版社, 2001
[4] 葛耀君. 斜拉桥的工程控制[D]. 同济大学硕士学位论文, 1986
[5] 顾安邦，常英，乐云详. 重庆花园嘉陵江大桥施工控制. 中国工程学会桥梁与结构工程学会1999年桥梁学术讨论会. 福建厦门，1999
[6] 葛耀君. 分段施工桥梁分析与控制[M]. 北京：人民交通出版社, 2002
[7] 向中福. 桥梁施工控制技术[M]. 北京：人民交通出版社, 2001
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。